Εργαστήριο Μικροβιολογίας Η ΕΚΤΑΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΤΩΝ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΣΤΑ ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΝΟΣΟΚΟΜΕΙΑ: ΔΕΔΟΜΕΝΑ & ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ Αθανάσιος Τσακρής Εργαστήριο Μικροβιολογίας Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ

Τα πολυανθεκτικά μικρόβια (MultiDrug-Resistant Organisms, MDR) Βακτήρια, ανθεκτικά σε τρεις ή περισσότερες κατηγορίες αντιμικροβιακών παραγόντων: Μεθικιλλίνη ανθεκτικός σταφυλόκοκκος (MRSA) Βανκομυκίνη ανθεκτικός εντερόκοκκος (VRE) Clostridium difficile Βακτήρια που παράγουν ευρέως φάσματος β-λακταμάσες (ESBLs) Βακτήρια ανθεκτικά στις καρβαπενέμες (CRE, CPE) Άλλα πολυανθεκτικά ή “πανανθεκτικά” Gram-αρνητικά παθογόνα βακτήρια

Γιατί έχει ιδιαίτερη σημασία ο έλεγχος διασποράς των λοιμώξεων από πολυανθεκτικά (MDR) βακτήρια; Προκαλούν σοβαρές λοιμώξεις που δύσκολα αντιμετωπίζονται - Πολύ περιορισμένες θεραπευτικές επιλογές Κύρια αιτία θνητότητας: Στην ΕΕ 25.000 καταλήγουν από λοιμώξεις από πολυανθεκτικά βακτήρια Management of Multidrug-Resistant Organisms In Healthcare Settings, 2006; ANTIBIOTIC RESISTANCE THREATS in the United States, 2013

Παράταση χρόνου νοσηλείας (6.4 -12.7 ημέρες) Αύξηση κόστους νοσηλείας Γιατί έχει ιδιαίτερη σημασία ο έλεγχος διασποράς των λοιμώξεων από πολυανθεκτικά (MDR) βακτήρια; Παράταση χρόνου νοσηλείας (6.4 -12.7 ημέρες) Αύξηση κόστους νοσηλείας Άμεσο κόστος για το σύστημα Υγείας Κοινωνικό κόστος Έμμεσο κόστος του ασθενή Estimates vary but have ranged as high as $20 billion in excess direct healthcare costs, with additional costs to society for lost productivity as high as $35 billion a year. ANTIBIOTIC RESISTANCE THREATS in the United States, 2013 Έμμεσο κόστος του ασθενή Παράταση χρόνου απουσίας του ασθενή από την εργασία μείωση παραγωγικότητας απώλεια εισοδήματος πιθανή μειωμένη παραγωγικότητα μετά την αποθεραπεία και επανένταξη στη παραγωγική διαδικασία ως αποτέλεσμα λειτουργικής ανικανότητας απώλεια ελεύθερου χρόνου, χρόνου των συγγενών οι οποίοι προστρέχουν προς βοήθεια Αόρατο (ή άυλο) κόστος συναισθηματικό στρες ,πόνος, μειώνουν την ποιότητα της ζωής και άλλες κοινωνικές ή ηθικές επιπτώσεις ΝΟΣΗΡΟΤΗΤΑ ΝΟΣΗΛΕΙΑ ΘΝΗΤΟΤΗΤΑ ΚΟΣΤΟΣ

Πως γίνεται η διασπορά της μικροβιακής αντοχής; The use of antibiotics is the single most important factor leading to antibiotic resistance around the world. Antibiotics are among the most commonly prescribed drugs used in human medicine. However, up to 50% of all the antibiotics prescribed for people are not needed or are not optimally effective as prescribed. Antibiotics are also commonly used in food animals to prevent, control, and treat disease, and to promote the growth of food-producing animals. The use of antibiotics for promoting growth is not necessary, and the practice should be phased out. The other major factor in the growth of antibiotic resistance is spread of the resistant strains of bacteria from person to person, or from the non-human sources in the environment, including food. Simply using antibiotics creates resistance. These drugs should only be used to treat infections.

Xρήση αντιβιοτικών: η σημαντικότερη ίσως αιτία ανάπτυξης και διασποράς της αντοχής Η συνολική κατανάλωση αντιβιοτικών για συστηματική χρήση στην κοινότητα κυμαίνεται από: 11,3 Defined Daily Dose ανά 1.000 κατοίκους και ανά ημέρα (Ολλανδία) έως 31,9 DDD ανά 1.000 κατοίκους και ανά ημέρα (Ελλάδα) A north–south gradient with the lowest consumption (<19.6 DDD per 1 000 inhabitants and per day) in the north of Europe, e.g. Scandinavian and Baltic countries, and the highest consumption (≥19.6 DDD per 1 000 inhabitants and per day) in the south of Europe, e.g. Greece and Romania. 27/10/2014

Xρήση αντιβιοτικών: η σημαντικότερη ίσως αιτία ανάπτυξης και διασποράς της αντοχής Η συνολική κατανάλωση αντιβιοτικών για συστηματική χρήση στην κοινότητα κυμαίνεται από: 11,3 Defined Daily Dose ανά 1.000 κατοίκους και ανά ημέρα (Ολλανδία) έως 31,9 DDD ανά 1.000 κατοίκους και ανά ημέρα (Ελλάδα) A north–south gradient with the lowest consumption (<19.6 DDD per 1 000 inhabitants and per day) in the north of Europe, e.g. Scandinavian and Baltic countries, and the highest consumption (≥19.6 DDD per 1 000 inhabitants and per day) in the south of Europe, e.g. Greece and Romania. 27/10/2014

Μεγαλύτερα ποσοστά αντοχής στις χώρες της Ν/ΝΑ Ευρώπης. Γιατί ; ..και άλλα αίτια Μεγάλη κατανάλωση αντιβιοτικών Ποιότητα υπηρεσιών υγείας Κλιματολογικές συνθήκες Μετακίνηση πληθυσμών Χρήση αντιβιοτικών στη κτηνοτροφία - γεωργία Η αντοχή των μικροβίων στα αντιβιοτικά είναι σε μεγάλο βαθμό αποτέλεσμα της υπερκατανάλωσης των υπαρχόντων αντιβιοτικών. The total consumption of antibacterials for systemic use (ATC group J01) in the community ranged from 11.3 DDD per 1 000 inhabitants and per day (the Netherlands) to 31.9 DDD per 1 000 inhabitants and per day (Greece). The population-weighted EU/EEA mean consumption was 21.5 DDD per 1 000 inhabitants and per day. Το παράδειγμα των MRSA: ποσοστά >25% σε 7 από 28 χώρες, κυρίως Ν/ΝΑ Ευρώπης

Αυξημένες μετακινήσεις εξάπλωση μικροβίων Αυξημένες μετακινήσεις εξάπλωση μικροβίων Tourists Border neighbors (cross border healthcare) Migrants / Refugees From international tourists to war-displaced refugees, more people are on the move than ever before. This provides the opportunity for a variety of microorganisms to be carried from one geographic location to another. Medical tourists (plastic surgery, dental care …) Elderly retiring in other states

❶ 2000: Analysis of a 1996 sample from a North Carolinan hospital finds infectious Klebsiella pneumoniae carrying a gene called KPC that confers resistance to carbapenems. ❷ 2003: KPC-positive bacteria are found spreading rapidly through hospitals across New York City. By 2007, 21% of Klebsiella in the city carry the resistance gene. ❸ 2005: KPC-positive bacteria make their way from New York to several other countries, including Israel. From Israel, the bacteria travel to Italy, Colombia, the United Kingdom and Sweden. ❹ 2008: Doctors in Sweden find a new carbapenem- resistance gene, NDM. Traced back to India, NDM-positive bacteria have moved quickly.

Σταδιακή εξάπλωση των carbapenem-resistant Enterobacteriaceae (CRE) στην Ευρώπη Μικρή αλλά σταθερή αύξηση της αντοχής των Gram-αρνητικών στις καρβαπενέμες με αποτέλεσμα αυξημένη νοσηρότητα αυξημένη θνητότητα (40%), πολύ μεγαλύτερη από MRSA, C. dificille Η αντοχή συνδέεται κυρίως με εξάπλωση στελεχών που παράγουν καρβαπενεμάσες (Carbapenemase-Producing Enterobacteriaceae, CPE) Πολύ λιγότερο με στελέχη που παράγουν AmpCs/ESBLs και μειωμένη διαπερατότητα

Συνολικά αύξηση αντοχής: από 15% το 2010 σε 21% το 2013 K. pneumoniae: % στελεχών από διεισδυτικές λοιμώξεις ανθεκτικά σε 3ης γενιάς κεφαλοσπορίνες, φλουοροκινολόνες και αμινογλυκοσίδες, EU/EEA 2013 >1/3 των K. pneumoniae αντοχή σε τουλάχιστον μία ομάδα αντιβιοτικών και συχνή η αντοχή σε περισσότερες ομάδες αντιβιοτικών Συνολικά αύξηση αντοχής: από 15% το 2010 σε 21% το 2013 Μείωση θεραπευτικών επιλογών (τελευταίας επιλογής αντιβιοτικά: → καρβαπενέμες) EARS-Net 2013 % αντοχής Antibiotic resistance in K. pneumoniae is a growing concern for public health in Europe. More than one third of the K. pneumoniae isolates reported to EARS-Net for 2013 were resistant to at least one antibiotic group under surveillance, and resistance to multiple antibiotic groups was common. The EU/EEA population-weighted mean percentages of K. pneumoniae resistant to fluoroquinolones, third-generation cephalosporins, aminoglycosides, and combined resistance to all three antibiotic groups, increased significantly between 2010 and 2013. The increasing trend of combined resistance to fluoroquinolones, third-generation cephalosporins and aminoglycosides from 15% in 2010 to 21% in 2013 (Figure 1) means that for patients who are infected with these multidrug-resistant bacteria, only a few therapeutic options remain available. Among these are the carbapenems, a last-line group of antibiotics. 55.4%

K. pneumoniae: % στελεχών από διεισδυτικές λοιμώξεις ανθεκτικά στις καρβαπενέμες, EU/EEA 2013 EARS-Net 2013 Συνολικά αύξηση αντοχής στις καρβαπενέμες: από 4.6% το 2010 σε 8.3% το 2013 Αντοχή σε πολυμυξίνες (colistin) (για πρώτη φορά συλλογή στοιχείων 2013)→ περαιτέρω μείωση θεραπευτικών επιλογών % αντοχής Although carbapenem resistance percentages remained at low levels for most countries in 2013, resistance to carbapenems has increased significantly at EU/EEA level over the last four years from a population-weighted mean percentage of 4.6% in 2010 to 8.3% in 2013 (Figure 2). Resistance to carbapenems was more frequently reported in K. pneumoniae bloodstream infections from south and south-eastern Europe than from other parts of Europe. Nevertheless, presence of polymyxin-resistant K. pneumoniae isolates with additional resistance to fluoroquinolones, third-generation cephalosporins, aminoglycosides and carbapenems was reported in southern and south-eastern Europe. Resistance to polymyxins is an important reminder that therapeutic options are becoming even more limited, particularly in countries where percentages of isolates with carbapenem resistance are already high. 59.4%

Pseudomonas aeruginosa: % αντοχής στις καρβαπενέμες, 2013 49.3%

Αντοχή σε φλουροκινολόνες, αμινογλυκοσίδες και καρβαπενέμες Acinetobacter spp.: διακύμανση % αντοχής με υψηλότερα ποσοστά στη Nότια Ευρώπη Αντοχή σε φλουροκινολόνες, αμινογλυκοσίδες και καρβαπενέμες ≥20% σε 12 από 23 EU χώρες Αντοχή σε πολυμυξίνες (colistin): 5% Ερμηνεία αποτελεσμάτων με προσοχή Μείωση θεραπευτικών επιλογών % αντοχής Combined resistance to fluoroquinolones, aminoglycosides and carbapenems was equal to or more than 20% in 12 out of 23 countries reporting susceptibility results for 10 or more isolates, thus indicating seriously limited options for the treatment of patients infected with Acinetobacter species (Figure 5). Resistance to polymyxins – a group of last-line antibiotics – was observed in 5% of the isolates, mostly from southern Europe. These results should be interpreted with caution due to the low number of isolates tested and differences in laboratory methodology to determine susceptibility. Nevertheless, they give an important indication of the treatment challenges for European patients infected with Acinetobacter species. EARS-Net 2013

Η εξέλιξη της αντοχής έναντι των β-λακταμικών αντιβιοτικών H μεγάλη αύξηση της συχνότητας απομόνωσης στελεχών που παράγουν ESBL Η έκθεση των νοσηλευομένων ασθενών στις καρβαπενέμες Ανάδυση εντεροβακτηριακών που παράγουν καρβαπενεμάσες μέσω της πίεσης επιλογής KPC 1996 OXA-48 2003 ESBL 1983 NDM-1 2008 IMP-1 1994 CTX-M-1 1989 1970 1980 1990 2000 Κεφαλοσπορίνες 3ης γενιάς Καρβαπενέμες

Ποιες καρβαπενεμάσες ανιχνεύονται στα εντεροβακτηριακά; Enzymes Classification Examples Resistance spectrum Inhibition Bacteria Endemic areas KPC carbapenemases Class A Penicillins, Cephalosporins Cephamycins Monobactams Carbapenems Boronic acid Clavulanic acid (weak) K. pneumoniae E. coli others USA Greece Italy Israel China Metallo- β-lactamases Class B IMP. VIM, NDM Metal chelators (e.g EDTA) Greece, Italy, Spain (VIM) Japan (IMP) Taiwan (IMP) India (NDM) Balkan (NDM) OXA Class D OXA-48, OXA-181 Penicillins Temocillin β-lactamases inhibitor combinations carbapenems NaCl E. Coli Turkey Morocco Tunisia van der Biz A & Pitout J. J Antimicrob Chemoth 2012

Σε τι οφείλεται η μεγάλη διασπορά των γονιδίων KPC; στη σύνδεσή τους στο Tn4401 ( isoforms a,b,c,d,e) στη μεταφορά από ποικίλα συζευκτικά πλασμίδια (Ιnc FIIAD, Inc N, Inc L/M) μεγέθους 12-80 kb στην παρουσία τους σε “επιτυχημένους κλώνους” στελεχών K. pneumoniae, ST258, ST11, ST14, ST340, (CC292) , αλλά και σε καινούριους κλώνους ST337, ST338, ST339, ST101

Πολυκλωνική διασπορά των NDM-1 Μεταφορά από ποικίλα συζευκτικά πλασμίδια (Inc A/C, Inc F, Inc L/M ) Kumarasamy et al, Lancet Infect Dis 2010 Σύνδεση με επιτυχημένους κλώνους στελεχών E.coli, που συνήθως συνδέονται με παραγωγή CTX-M και ανιχνεύονται στην κοινότητα όπως ο ST131, ST410, ST405 Mushtaq S et al, JAC 2011 Υψηλότερη συχνότητα σύζευξης παρατηρείται σε θερμοκρασία 30οC συγκριτικά με 27 ή 37οC Walsh et al, Lancet Infect Dis , 2011 Μετάδοση στο περιβάλλον Μέση θερμοκρασία στην Ινδία 30o C για 7 μήνες (Απρ-Οκτ)

Ποιο το γενετικό περιβάλλον του γονιδίου blaΟΧΑ-48 ; Το γονίδιο OXA-48 φέρεται σε τρανσποζόνιο Τn1999, πάνω σε συζευκτικό πλασμίδιο IncL/M ~70kb Η διασπορά των ΟXΑ-48 σε στελέχη εντεροβακτηριακών συνδέεται με συγκεκριμένο τύπο πλασμιδίου με υψηλή συζευκτική ικανότητα Γονίδιο ΟΧΑ-48 ανιχνεύθηκε στο χρωμόσωμα λοιμογόνου στελέχους Ε. coli Στην Γαλλία και Βόρειο Αφρική επικρατεί ο κλώνος ST395, στην Ισπανία η διασπορά είναι πολυκλωνική ( ST11, ST392, ST405, ST663, ST101) Δεν υπάρχει ακόμη ειδική φαινοτυπική δοκιμασία για την ανίχνευση, χαμηλές MICs έναντι κεφαλοσπορινών 3ης γενιάς και καρβαπενεμών: «σιωπηλή» διασπορά. Η υψηλή αντοχή στην temocillin: χρήσιμο εργαλείο για την ανίχνευσή τους Η μεταφορά γίνεται κάθετα –επικράτηση ενός κλώνου αλλά και οριζόντια με το single plasmid---πολυκλωνική. Το CTX-M-15 φέρεται σε διαφορετικό πλασμίδιο,

Ο ρόλος του Κλινικού Μικροβιολογικού Εργαστηρίου Η έγκαιρη ανίχνευση της αντοχής και των μηχανισμών της αποτελεί πρόκληση για το σύγχρονο κλινικό εργαστήριο και είναι σημαντική : για τη συγκέντρωση σημαντικών επιδημιολογικών δεδομένων (surveillance) για τη λήψη μέτρων ελέγχου λοιμώξεων και τον περιορισμό της διασποράς (Infection control) για την επιλογή της κατάλληλης θεραπευτικής αγωγής Risk assessment on the spread of CPE, ECDC, 2011

Ο ρόλος του Κλινικού Εργαστηρίου: Έλεγχος φορείας, είδους αντοχής, κλωνικής διασποράς Φαινοτυπικές τεχνικές Μοριακές τεχνικές

MER/ERT/CTT/FEP without and with 400 μg phenyl boronic acid KPC/ESBL AmpC/ESBL H μεροπενέμη πολύ υψηλή ευαισθησία και ειδικότητα στην ανίχνευση των μικροβίων που παράγουν KPC καρβαπενεμάσες +Bor VIM ESBL Tsakris et al. J Clin Microbiol 2009;47:362

Ανάπτυξη αλγορίθμου για τη διαφοροποίηση των KPC και MBL (VIM, NDM) καρβαπενεμασών: ιδιαίτερα χρήσιμο για χώρες- όπως η Ελλάδα- που ενδημούν και οι δύο καρβαπενεμάσες KPC KPC/VIM ESBL/AmpC VIM A. Tsakris et al. J Antimicrob Chemother 2010;65:1664

A Combined Disk Test for Direct Differentiation of Carbapenemase-Producing Enterobacteriaceae in Surveillance Rectal Swabs Pournaras S, Zarkotou O, Poulou A, Kristo I, Vrioni G, Themeli-Digalaki K, Tsakris A. JCM 2013; 51:2986-90

H παρατεταμένη φορεία- παράγοντας διασποράς των CPE Η διασπορά στις διάφορες χώρες της Ευρώπης αποδίδεται κυρίως σε μετακινήσεις ασθενών-φορέων που έχουν ιστορικό προηγούμενης νοσηλείας σε ενδημικές χώρες (Η.Π.Α., Ισραήλ, Ελλάδα, Ιταλία) Μέσος χρόνος ανάπτυξης φορείας σε ενδημικό νοσοκομειακό περιβάλλον: 11 ημέρες (3-27) Η φορεία μπορεί να ανιχνεύεται για διάστημα > 6 μηνών Παράγοντες κινδύνου: η παρουσία καθετήρων η παραμονή σε γηροκομείο Η παρουσία ενός μόνο αρνητικού δείγματος δεν μπορεί να αποκλείσει παρατεταμένη φορεία

Αποτελέσματα εφαρμογής μέτρων ελέγχου λοιμώξεων Πρόσφατες μελέτες από Ελλάδα και Ισραήλ έδειξαν ότι: η εφαρμογή μέτρων ελέγχου φορείας κατά την εισαγωγή, η εφαρμογή μέτρων “contact precautions” σε φορείς ή ασθενείς με λοίμωξη, καθώς και η ομαδοποίηση ασθενών αλλά και του νοσηλευτικού προσωπικού συνετέλεσαν στη σημαντική μείωση των περιστατικών λοίμωξης από πολυανθεκτικά στελέχη.

Η Συμβολή των μέτρων ελέγχου λοιμώξεων: το παράδειγμα από Ελληνικό νοσοκομείο με μεγάλο αριθμό εισαγωγών από ασθενείς με πολυανθεκικά βακτήρια (2009-2011) Implementation of infection control measures January 2010 Additional infection control measures, active surveillance January 2011 Our findings suggest that rigorous infection control measures and active surveillance can effectively reduce the incidence of secondary transmission due to KPC-producing pathogens Poulou A. et al. J Clin Microbiol 2012

NIH funding for selected diseases or medical conditions in 2012 Cancer Heart Disease HIV/AIDS Με πορτοκαλί τα λοιμώδη. Τα πράσινα βέλη δείχνουν την αύξηση του ποσού από το 2011 05/03/2014